Aus dem Institut für klinische Radiologie. der Ludwig-Maximilians-Universität München. Vorstand: Prof. Dr. Dr. h.c. M. F. Reiser, FACR, FRCR

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1 Aus dem Institut für klinische Radiologie der Ludwig-Maximilians-Universität München Vorstand: Prof. Dr. Dr. h.c. M. F. Reiser, FACR, FRCR Quantitative Vermessung der Morphologie des Felsenbeins in der Computertomographie im Kindesalter Dissertation zum Erwerb des Doktorgrades der Medizin an der Medizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität zu München vorgelegt von Frank Wolfram Torsten Daum aus München 2011

2 Mit Genehmigung der Medizinischen Fakultät der Universität München Berichterstatter: Prof. Dr. med. Walter Hundt Mitberichterstatter: Priv. Doz. Dr. Steffen Berweck Dekan: Prof. Dr. Dr. h.c. M. F. Reiser, FACR, FRCR Tag der mündlichen Prüfung:

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Grundlagen Aufbau des Hör- und Vestibularapparates Äußeres Ohr Mittelohr Innenohr Mastoid Computertomographie des Felsenbeins Varianten und Fehlbildungen Anomalien des Modiolus Aquaeductus-vestibuli-Syndrom Bildgebende Verfahren des Felsenbeins Felsenbeinaufnahme in der Projektion nach Schüller Computertomographie Magnetresonanztomographie Angiographie Prinzip der Computertomographie Spiral-Computertomographie Mehrzeilen-Detektor-Spiral-Computertomographie (MDCT) Ziel der Studie Material und Methoden Technische Ausrüstung Computertomographen Datenerhebung Datenakquisition mit 3-D Modul der Siemens Software SynGo Statistik und Auswertung Erhobene Parameter Petromastoidaler Kanal (Subarcuate Channel) Bogengang Vestibulum Innerer Gehörgang Aquaeductus vestibuli Canalis facialis Cochlea Ergebnisse... 56

4 5.1 Unterschiede aufgrund des Geschlechts Innerer Gehörgang Cochlea Unterschiede zwischen den Computertomographen Regressionen auf das Alter Petromastoidaler Kanal Innerer Gehörgang Aquaeductus vestibuli Canalis facialis Cochlea Korrelationen des petromastoidalen Kanals Innerer Gehörgang Aquaeductus vestibuli Korrelationen des inneren Gehörgangs Innerer Gehörgang Petromastoidaler Kanal Cochlea Korrelationen des Canalis facialis Canalis facialis Cochlea Korrelationen der Cochlea Diskussion Petromastoidaler Kanal Fossa subarcuata Knochendichte Innerer Gehörgang Aquaeductus vestibuli Cochlea Canalis facialis Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang Abbildungsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Danksagung

5 1 Einleitung In Deutschland werden jedes Jahr Kinder mit Hörstörungen oder Schwerhörigkeit unterschiedlicher Ausprägung geboren, die Inzidenz beträgt circa eines von 1000 Neugeborenen. Diagnostik und Therapie dieser schwerwiegenden Einschränkung sind ein wichtiger Bestandteil um die frühkindliche Entwicklung dieser Kinder nicht zu behindern, da sonst sprachliche, intellektuelle und psychosoziale Störungen auftreten. Dem wird auch durch die Einführung von standardisiertem Neugeborenen- Hörscreening Rechnung getragen. Die Diagnostik umfasst neben Hörtests bei älteren Kindern, die zur Mitarbeit fähig sind, die Messung otoakustischer Emissionen oder die Hirnstammaudiometrie. Zur weiteren Diagnostik und Therapieplanung müssen häufig bildgebende Verfahren eingesetzt werden. Während eine Computertomographie den Nachteil der Strahlenbelastung hat [4, 5], kann diese auch bei spontan schlafenden Neugeborenen und Kindern durchgeführt werden. Außerdem stellen bspw. bereits vorhandene Cochlea-Implantate zwar eine Quelle für Bildartefakte dar, sind aber keine Kontraindikation, wie bei der Magnetresonanztomographie. Um die Belastung und Bewegungsartefakte bei Kindern zu vermeiden wird eine Magnetresonanztomographie in der Regel in Allgemeinanästhesie erfolgen [46]. Während die Magnetresonanztomographie besonders die Weichteilstrukturen darstellt, bildet die Computertomographie die knöchernen Strukturen des Felsenbeins gut ab. Beide Verfahren können komplementär eingesetzt werden [6, 43]. Die Computertomographie ist eine etablierte Standarduntersuchungstechnik des Felsenbeins [1, 7]. Die Darstellung morphologischer Veränderungen gibt neben der notwendigen Vorbereitung auf eine korrigierende Operation, die Möglichkeit Rückschlüsse auf Ursache und bestes therapeutisches Vorgehen zu erhalten [12]. In vielen Fällen ist die Beurteilung der Anatomie oder Pathologie des Felsenbeins anhand der computertomographischen Befunde aufgrund der diskreten Veränderungen schwierig 5

6 oder nur eingeschränkt möglich. Eine Steigerung der Sensitivität der häufig obligatorischen Computertomographie, um eine eindeutige Zuordnung der Hörstörung treffen zu können, ist Ziel der vorliegenden Untersuchung. Die Möglichkeit die axialen Schichten der Computertomographie dreidimensional darzustellen und standardisiert zu vermessen soll neue Wege der frühzeitigen Diagnosestellung eröffnen und die Morphologie der Strukturen des Felsenbeins beim Heranwachsenden zeigen. 6

7 2 Grundlagen 2.1 Aufbau des Hör- und Vestibularapparates Das Felsenbein bildet die knöcherne Struktur des Hör- und Vestibularapparates. Man kann es unterteilen in äußeres Ohr, Mittelohr, Innenohr und Mastoid. Im Folgenden eine kurze Übersicht über die vom Felsenbein knöchern umschlossenen Strukturen. Abb. 1 Ohrmuschel, 2 Gehörgang, 3 Trommelfell, 4 Mittelohr, 5 Hammer, 6 Amboss, 7 Steigbügel, 8 Vestibularorgan, 9 Cochlea, 10 Nervus facialis & vestibulocochlearis, 11 Tuba auditiva [Mod. nach 72] 7

8 2.1.1 Äußeres Ohr Das Felsenbein bildet das mediale Drittel des Meatus acusticus externus. Die lateralen Drittel werden durch Knorpel gebildet. Das Trommelfell bildet die Abgrenzung zum Mittelohr Mittelohr Das Mittelohr besteht aus der Paukenhöhle (Cavum tympani). Über die Tuba auditiva (Eustachi-Röhre) erfolgt der Druckausgleich zur Außenwelt. Das Cavum tympani kann unterteilt werden in das Epitympanon, das Mesotympanon und das Hypotympanon. Das Cavum stellt die Verbindung zum Mastoid dar. Die Gehörknöchelchen stellen die Verbindung zwischen dem Trommelfell und dem ovalen Fenster dar. Über das ovale und das runde Fenster ist das Mittelohr mit dem Innenohr verbunden Innenohr Cochlea und Vestibularorgen Das Innenohr besteht aus Cochlea, Vestibulum und Vestibularorgan mit dem anterioren, lateralen und dorsalen Bogengang. Das Crus commune stellt den gemeinsamen Abgang des dorsalen und lateralen Bogengangs aus dem Vestibulium dar. Als weitere knöcherne Strukturen lassen sich der cochleäre, der vestibuläre Aquädukt und der innere Gehörgang (Meatus acusticus internus) abgrenzen. Die Cochlea wird aus 2 ¾ Windungen gebildet. Die knöcherne Achse, der Modiolus 8

9 enthält den akustischen Anteil des Nervus vestibulocochlearis. Der cochleäre Aquädukt verbindet über den Ductus perilymphaticus das Labyrinth mit dem Subarachnoidalraum. Der Aquädukt verläuft von der basalen Windung der Cochlea parallel zum Meatus acusticus internus. Der vestibuläre Aquädukt verbindet das Vestibulum mit dem Saccus endolymphaticus. Der Aquädukt verläuft nach posterior-inferior zur Hinterkante des Felsenbeins. Über den vestibulären Aquädukt erfolgt der Druckausgleich der Endolymphe Nervus facialis Der Meatus acusticus internus bildet den knöchernen Kanal für den Nervus facialis und den Nervus vestibulocochlearis. Der Nervus facialis verläßt den Gehörgang nach anterior in den Canalis n. facialis. Im Ganglion geniculi bildet sich das äußere Facialisknie mit einer Richtungsänderung nach dorsal. Im weiteren Verlauf zieht der N. facialis nach dorsokaudal unter dem lateralen Bogengang oberhalb des ovalen Fensters um im zweiten Fazialisknie nach kaudal abzubiegen und durch das Mastoid zum Austritt im Foramen stylomastoideum zu ziehen. Der Nervus facialis kann anhand seines Verlaufs in ein labyrinthäres Segment (S1-Segment), in ein tympanales Segment (S2-Segment) und in einen mastoidalen Abschnitt unterteilt werden Petromastoidaler Kanal Der petromastoidale Kanal verläuft von der Fossa subarcuata durch den oberen Bogengang konvex zu periantralen Mastoidzellen [25]. Durch den petromastoidalen Kanal verläuft die Vena und Arteria subarcuata mit einer Ausziehung der Dura mater. Damit stellt der Kanal eine Verbindung vom Mittelohr zur Dura und damit zur hinteren Schädelgrube her. Durch die Gefäße erfolgt die Blutversorgung der knöchernen Bogengänge, des Antrum des Mastoids und des Canalis nervi facialis [31, 27]. 9

10 Im Bereich des petromastoidalen Kanals kann es, angeboren oder traumatisch, zu Liquorlecks oder einer Liquorfistel kommen. Bei intaktem Labyrinth können die seltenen angeborenen Liquorfisteln im Bereich des Kanals liegen [29] Mastoid Das Mastoid wird gebildet aus dem Antrum mastoideum und den Cellulae mastoideae. Antrum und Cellulae sind mit Luft gefüllt, welche sich in der Computertomographie deutlich von den knöchernen Strukturen abgrenzt. Über das Mittelohr und die Tuba auditiva besteht eine Verbindung zum Nasenrachenraum. 10

11 2.2 Computertomographie des Felsenbeins Im Folgenden wird die normale Anatomie des Felsenbeins anhand von axialen Schichtbildern einer Computertomographie dargestellt. Die relevanten Strukturen sind mit Pfeilen versehen und nummeriert. 1 2 a b 3 4 c d e f 11

12 8 9 g h i 10 Abb. 2 a-i 1 anteriorer Bogengang, 2 Petromastoidaler Kanal 3 Meatus acusticus internus 4 Mastoid 5 Canalis facialis 6 Cochlea, 7 lateraler Bogengang, 8 Vestibulum, 9 Aquaeductus vestibuli, 10 dorsaler Bogengang 2.3 Varianten und Fehlbildungen Beispielhaft seien die folgenden pathologischen Ausprägungen der Felsenbeinanatomie vorgestellt, die mit einer Hörstörung einhergehen. 12

13 2.3.1 Anomalien des Modiolus Der Modiolus ist die zentrale knöcherne Achse der Cochlea. Beim Gesunden ist der Modiolus von 2 ¾ Windungen der Hörschnecke umgeben. Der Nervus cochlearis (acusticus) als Höranteil des Nervus vestibulocochlearis verläuft durch die knöcherne Spindel. Anomalien des Modiolus treten in unterschiedlicher Ausprägung auf. Das teilweise oder vollständige Fehlen ist ein häufiges Merkmal einer deformierten Cochlea und bildet die mildeste Form der Cochleadysplasien. Das vollständige Fehlen ist häufig kombiniert mit einem Aquaeductus-vestibuli-Syndrom. Abb. 3 Anomalie des Modiolus 13

14 2.3.2 Aquaeductus-vestibuli-Syndrom Der vestibuläre Aquädukt bildet den knöchernen Kanal von der hinteren Schädelgrube zum Vestibulum. Der Aquädukt enthält den Ductus endolymphaticus bis zum Übergang in den Saccus endolymphaticus. Bei einer Erweiterung des vestibulären Aquädukts kann eine intracranielle Drucksteigerung direkt auf die Endolymphe übertragen werden. Eine intracranielle Drucksteigerung beispielsweise nach Trauma kann schubweise eine Innenohrschwerhörigkeit hervorrufen oder verschlechtern [36]. Abb. 4 Aquaeductus-vestibuli-Syndrom 14

15 2.4 Bildgebende Verfahren des Felsenbeins Zur Darstellung des Felsenbeins wurden verschiedene Verfahren eingesetzt. Zu den ersten standardisierten Verfahren zählt die Felsenbeinaufnahme in der Projektion nach Schüller. Diese wurde erstmals in Schüllers Buch Die Schädelbasis im Röntgenbild im Jahr 1905 beschrieben. Mit der Entwicklung und der flächendeckenden Nutzung der Computertomographie (CT) nach der ersten Installation in einem Krankenhaus im Jahr 1972 wurde auch die Diagnostik des Felsenbeins revolutioniert. Die im Gegensatz zur Projektionsaufnahme nach Schüller überlagerungsfreie Abbildung des Mittelohrs wurde ermöglicht. Zur Darstellung des inneren Gehörgangs und seines Inhalts wurde die Zisternographie mit positivem oder negativem Kontrastmittel eingesetzt. Dieses invasive Verfahren, bei dem Kontrastmittel in den Subarachnoidalraum injiziert werden musste, wurde durch die Einführung der Magnetresonanztomographie (MRT) abgelöst. Die höhere Weichteilauflösung erlaubt die Darstellung auch kleinster Veränderungen der nichtknöchernen Strukturen, wie Nerven oder membranöser Teile des Vestibularapparats. 15

16 2.4.1 Felsenbeinaufnahme in der Projektion nach Schüller Die konventionelle Röntgenaufnahme nach Schüller wurde durch die Computertomographie ersetzt. Die Übersichtsaufnahme sollte zur Diagnostik des Felsenbeins nicht mehr eingesetzt werden. Abb. 5 Röntgenaufnahme nach Schüller [9] 16

17 2.4.2 Computertomographie Die Computertomographie erlaubt die Darstellung der knöchernen Strukturen des Felsenbeins. Malformationen, Frakturen und andere pathologische Prozesse wie Entzündungen oder (semi-)maligne Prozesse ermöglichen durch Veränderungen der Morphologie der Knochen unter Bezug auf die klinische Symptomatik des Patienten die Diagnosestellung. Die hohe Detailerkennbarkeit und die große Absorptionsdifferenz zwischen luftgefüllten Strukturen und dem Knochen machen die Computertomographie zur Methode der Wahl bei der Darstellung des Mittelohrs Magnetresonanztomographie Die Magnetresonanztomographie erlaubt die Darstellung des flüssigkeitsgefüllten, membranösen Labyrinths und der Strukturen des Kleinhirnbrückenwinkels, des Meatus acusticus internus und der Cochlea. Die Bildgebung beider Seiten, wie bei der Computertomographie wird durch Einsatz einer Kopfspule ermöglicht. Intravenöse Kontrastmittelapplikation erlaubt die Abbildung von Gefäßaberrationen der Arteria carotis oder die Darstellung maligner Prozesse. Die Magnetresonanztomographie bildet eine komplementäre Ergänzung zur Computertomographie zur Darstellung der nicht-knöchernen Strukturen des Felsenbeins Angiographie Die digitale Subtraktionsangiographie (DSA) kommt zur Abklärung und Darstellung von Glomustumoren des Felsenbeins (Paragangliom) zur Anwendung. Nach computertomographischer Darstellung eines homogenen Weichteiltumors auf dem Promontorium (Glomus tympanicum Tumor) oder am Bulbus venae jugularis 17

18 (Glomus jugulare Tumor) mit Arrosion der umgebenden knöchernen Strukturen oder magnetresonztomographischer Darstellung einer Struktur deren Signal ein Salz-und- Pfeffer-Muster infolge der vielen kleinen Tumorgefäße darstellt kann mittels der digitalen Subtraktionsangiographie die Gefäßversorgung des hypervaskulären Tumors zurückverfolgt werden. Auch eine (präoperative) Embolisation ist möglich. Abb. 6 Glomustumor des Felsenbeins [12] 2.5 Prinzip der Computertomographie Die derzeitig angewandte Software zur Bildverarbeitung computertomographisch erhobener Datensätze erlaubt neben der Darstellung axialer Schichtbilder auch die Rekonstruktion coronarer und sagitaller Bildebenen. Hierzu muss der Körper in endlich viele, gleich große Volumeneinheiten, den sog. Voxel, aufgeteilt werden. Es entsteht ein Mosaik, entsprechend einem Koordinatensystem. Die axialen Schichten bilden die x-y-ebene des Koordinatensystem, die Transversalebene. Parallel zur Körperachse, entsprechend der Rotationsachse des Computertomographen läuft die 18

19 z-achse. Die coronaren Rekonstruktion aus der x-y-ebene bilden die x-z-ebene, die sagittalen Rekonstruktionen die y-z-ebene [19, 20]. Prinzipiell sind auch primäre Schichtbilder anderer Ebenen bei spezieller Lagerung des Patienten möglich [21]. axial (x-y-ebene) coronar (x-z-ebene) sagittal (y-z-ebene) Abb. 7 Mögliche Schichtebenen der Computertomographie [Mod. nach 73] Um eine im resultierenden Bild sichtbare Rasterung zu vermeiden muß die Voxelgröße (entsprechend der Kantenlänge der einzelnen Voxel) möglichst klein gewählt werden. Die Rasterung der entstehenden Bilder war vor allem bei den ersten Computertomographen ein Problem, bei moderneren Geräten lässt die höhere Auflösung die Rasterung nur bei starker Vergrößerung sichtbar werden. Bei normaler Ansicht sind einzelne Bildpunkte in axialen Schnittbildern in der Regel nicht mehr voneinander abzugrenzen. Der nicht-kontinuierliche Datensatz einer konventionellen Computertomographie lässt aber in der Regel keine rasterfreie Rekonstruktion entlang der z-achse zu. Coronare, Sagittale und multiplanare Rekonstruktion, ebenso wie virtuelle Rekonstruktionen anatomischer Strukturen mit unterschiedlichem Absorptionsgrad, sind mit der Entwicklung der Spiral- Computertomographie und der Mehrzeilen-Detektor-Spiral-Computertomographie möglich geworden. Die feine Schichtdicke ermöglicht quasi-kontinuierliche Abbildungen entlang der z-achse in vergleichbarer Auflösung wie analoge Bilder [19, 20]. 19

20 2.5.1 Spiral-Computertomographie Der Patient wird bei einer Spiral-Computertomographie in Richtung seiner Körperachse kontinuierlich durch die Gantry (ringförmige Anordnung von Röntgenröhre und Detektoren) bewegt. Das dünne, kollimierte Strahlenbündel wird durch die sich kontinuierlich um den Patienten drehende Röntgenröhre abgestrahlt und nach Durchdringung des Patienten von den, der Strahlenquelle gegenüberliegenden, Detektoren erfasst. Die kontinuierliche Bewegung des Patienten und der Strahlenquelle, resultieren in einer spiralförmigen Erfassung der Intensitätsschwächung und damit zu einem kontinuierlichen Datensatz, wobei jede Volumeneinheit in mehreren Winkeln erfasst wird. Abb. 8 Aufnahmeprinzip der Spiral-Computertomographie [13] Absorptionsgrad und Hounsfield- Einheiten Der Absorptionsgrad ist abhängig von der Dichte der durchstrahlten Strukturen. Die Berechnung von absoluten Dichtewerten einzelner Voxel wird umso genauer je größer der Winkelbereich ist, der nach Durchstrahlung erfasst wurde. 20

21 Die unterschiedliche Röntgendichte wird in Grauwerten dargestellt. Die Hounsfield- Skala gibt den Absorptionsgrad zwischen (Luft) über 0 (Wasser) bis zu Werten über 1000 (kompaktes Knochengewebe, Metallimplantate) Hounsfield-Einheiten an. In der praktischen Anwendung ist die nach oben offene Hounsfield-Skala auf Werte zwischen und begrenzt. Jeder akquirierten Hounsfield-Einheit wird ein Grauwert zugeordnet. Je nach untersuchtem Organ erfolgt eine Reduktion der dargestellten Grauwerte, da eine Differenzierung von 4000 Grauwerten nicht möglich und nicht sinnvoll ist Datenerfassung Durch die Abdeckung eines Winkelbereichs von 360 mit Fächerstrahlen kann ein überlagerungsfreies Bild der untersuchten Organsysteme erstellt werden. Die entstehenden Bilder sind somit eine Darstellung des Absorptionsgrads der untersuchten Strukturen [19, 20]. Die Akquirierung eines kontinuierlichen Datensatzes bietet einerseits den Vorteil der kurzen Dauer der Untersuchung, da der Patient unterbrechungsfrei durch die Gantry bewegt wird. Artefakte durch unterschiedliche Atemhubvolumina bei Untersuchung mit konventionellen Tomographen mit deutlich längerer Untersuchungszeit im Minutenbereich treten nicht mehr auf. Die Durchführung eines Ganzkörper-Scans erfolgt mit einer Durchleuchtungszeit unter einer Minute [19, 20]. Andererseits ermöglicht der kontinuierliche Datensatz die Darstellung mit unterschiedlichen und auch noch nachträglich zu wählendem Rekonstruktionsinkrement, da im Gegensatz zur konventionellen Computertomographie der einzelnen Scanposition keine einzelne Bildposition zugeordnet ist. Das Rekonstruktionsinkrement bezeichnet bei der Bildrekonstruktion den Abstand der berechneten Schnitte aus dem Datensatz. Durch die Überlappung einzelner Schichtbilder kann die Auflösung in der z-achse verbessert werden [19]. 21

22 z-interpolation Die Bewegung des Patienten durch die Gantry bringt den Nachteil von Bewegungsartefakten. Die Durchleuchtung unterschiedlicher Schichten zu Beginn und am Ende einer Rotation von Röntgenröhre und Detektor führt zu einem inkonsistenten Datensatz. Dieser wird durch die z-interpolation zur Berechnung eines konsistenten planaren Datensatzes für jede Bildposition vermieden. Bei der z- Interpolation wird aus den akquirierten Daten eine lineare Interpolation zwischen den Absorptionswerten vor und hinter dem gewünschten Bildpunkt entlang der z-achse bei identischem Röhrenwinkel erstellt. Es entsteht ein konsistenter Datensatz mit einer Reduktion der Bewegungsartefakte [19, 20]. Die Möglichkeit der z- Interpolation bedingt aber zwei vollständige 360 -Rotationen um Messwerte bei identischem Röhrenwinkel zu erhalten. Die Notwendigkeit führt zu einer enormen Erhöhung der erfassten Daten pro entstehendem rekonstruiertem Bild Schichtempfindlichkeitsprofil Das Schichtempfindlichkeitsprofil beschreibt die Genauigkeit der Abgrenzung der erfassten Schicht. Im Idealfall erfolgt die Erfassung der Strukturen in der gewünschten Schicht vollständig, außerhalb der Schicht liegende Strukturen tragen nicht zur Bildrekonstruktion bei. Durch eine Verbreiterung des Schichtempfindlichkeitsprofils werden Strukturen durch außerhalb des Bilds liegende Objekte überlagert, die Ortsauflösung und der Kontrast des Bildes werden verringert [19]. 22

23 Daten-Rebinning und Bildrekonstruktion Zur Verkleinerung des Datenbereichs besteht die Möglichkeit alternative Algorithmen der z- Interpolation zu verwenden. Das Daten-Rebinning ermöglicht die Begrenzung des Datenbereichs. Dabei wird die Datengrundlage nur durch eine halbe Umdrehung (entsprechend 180 ) gebildet. Durch Umsortierung werden dabei Projektionsdaten der gegenüberliegenden Seite in die Berechnung miteinbezogen, dabei werden die Daten mit gleicher Winkelausrichtung einander zugeordnet. Die Erfassung zweier Werte bei identischem Röhrenwinkel benötigt nicht mehr zwei 360 -Rotationen resultierend in einer Reduktion der Datenmenge [19]. Die Verbesserung von Kontrast und Ortsauflösung bei verbreitertem Schichtempfindlichkeitsprofil kann durch Reduktion des Bildabstands bei der Rekonstruktion erreicht werden. Die auch nachträglich mögliche Wahl von Position und Rekonstruktionsinkrement erlaubt die optimale Positionierung und Darstellung der anatomischen Struktur in der in der rekonstruierten Schicht [19, 20]. 23

24 2.5.2 Mehrzeilen-Detektor-Spiral-Computertomographie (MDCT) Die Mehrzeilen-Detektor-Spiral-Computertomographie stellt die Weiterentwicklung der Spiral-Computertomographie dar. Die Röntgenstrahlung bei jeder Rotation des Röhren-Detektor-Systems wird von mehreren parallelen Detektoren simultan erfasst. Die Scanlänge kann um die Anzahl der Detektorzeilen gesteigert oder die Ortsauflösung in z-richtung verbessert werden. Abb. 9 4-Detektor-Spiral-Computertomographie [Mod. nach 74] Das hochaufgelöste, mehrfachhelix-förmige Datenmaterial bildet die Grundlage dreidimensionaler Bildrekonstruktion und ermöglicht softwareabhängig die Darstellung beliebiger Schnittebenen Technischer Aufbau eines Mehrzeilen-Detektor-Spiral- Computertomographen Wie bei der Spiral-Computertomographie erfolgt die Datenakquisition über ein Röntgenröhre-Detektor-System. Das Meßsystem rotiert um das zu messende 24

25 Volumen. Das gesamte System wird gebildet aus Röntgenröhre, dem Mehrzeilen- Detektorsystem, der Datenerfassungs- und Übertragungseinheit und den Blenden zur Einblendung des Strahlenbündels und zur Reduktion der Streustrahlung. Abb. 10 Mehrzeilen-Spiral-Computertomograph (MSCT) (1) Patientenliege, (2) Motor, (4) Röntgenröhre, (4a) Röntgenstrahlenbündel, (5) Detektor, (6) Datenerfassungseinheit, (6a) Datenübertragungseinheit, (7) Röntgengenerator, (8) Bildrechner, (9) Monitor, (10+11) Blenden, (12) Fokus [70] Die Patientenliege ist zur Zentrierung höhenverstellbar und entlang der z-achse verschiebbar. Mehrere parallele Detektorzeilen mit unterschiedlich einzustellender Breite in z-richtung bilden die Detektoreinheit. Die Röntgenröhre rotiert auf einer Kreisbahn um die z-achse und sendet fächerförmig Strahlung aus, die von der mehrzeiligen, gekrümmten Detektoreinheit erfasst wird. Die Erfassung der Projektionsdaten eines Computertomogramms erfolgt nach Durchstrahlung einer oder mehrerer Schichten des untersuchten Volumens. Die Strahlung wird durch Schlitzblenden senkrecht zur z-achse ausgerichtet. Die Rotation des Meßsystems und der Tischvorschub sorgen für eine kontinuierliche Datenerfassung zur Bildrekonstruktion von Transversalschichtbildern. 25

26 Die Bewegung des Patienten durch die Gantry entlang der z-achse führt zu einer mehrfachen Abtastung des Patienten. Die Bildrekonstruktion ermöglicht die Zuordnung der Absorptionswerte zu ihrer jeweiligen Ortsposition. Die Benutzung von Filtern und der z-interpolation gleicht die, durch den Tischvorschub verursachte, bewegungsbedingte Verwischung der Bilder aus. Abb. 11 Überlagerung von Teilbildern bei mehreren Detektorzeilen (5) Detektor, (10+11) Blenden, (12) Fokus [70] Jede Detektorzeile wird durch die Schlitzblenden (Kollimatoren) angesteuert und erzeugt ein eigenes Schnittbild. Durch Aufsummation einzelner Bilder kann Unschärfe reduziert werden. Ein weiterer Schritt zur Verbesserung der axialen Auflösung ist durch die Reduktion der Rotationszeit des Meßsystems unter 0,5 sec zu erreichen. 26

27 Möglichkeiten der Mehrzeilen-Detektor-Spiral-Computertomographie Die Mehrzeilen-Detektor-Spiral-Computertomographie ermöglicht eine größere Volumenabdeckung oder steigert die axiale Auflösung durch die gleichzeitige Erfassung mehrerer Schichten und durch eine höhere Rotationsgeschwindigkeit bei konstanter Untersuchungsdauer. Die Leistung der Röntgenröhre kann ausgeschöpft werden. Die Untersuchungsdauer bei Standarduntersuchungen kann auf Bruchteile reduziert werden. Das untersuchte Volumen kann bei konstanter Untersuchungszeit vervielfacht werden. Die axiale Auflösung wird durch Reduktion der kollimierten Schichtdicke verbessert. 27

28 3 Ziel der Studie 1. Unterscheiden sich die erhobenen Parameter des Felsenbeins zwischen Jungen und Mädchen? 2. Wie verändert sich der petromastoidale Kanal (Subarcuate Channel) in Abhängigkeit vom Alter? 3. Unterscheiden sich die erhobenen Parameter im Seitenvergleich zwischen links und rechts? 4. Verändert sich die Größe der erhobenen Parameter und ist diese Veränderung altersabhängig? 5. Unterscheiden sich die Ergebnisse aufgrund der Datenerhebung mit unterschiedlichen Computertomographen? 28

29 4 Material und Methoden 4.1 Technische Ausrüstung Computertomographen Die vermessenen Computertomographien der Felsenbeine wurden an den folgenden Spiral-Computertomographen der Firma Siemens Healthcare durchgeführt. Somatom Plus 4 Single-Slice-Computertomograph Einzeiliger Computertomograph, Rotationszeit 1 sec Somatom Volume Zoom Multi-Slice-Computertomograph 4-Zeilen-Detektor-Spiral-Computertomograph, Rotationszeit 0,75 sec Somatom Emotion Multi-Slice-Computertomograph 16-Zeilen-Detektor-Spiral-Computertomograph, Rotationszeit 0,5 sec Somatom Sensation Multi-Slice-Computertomograph 64-Zeilen-Detektor-Spiral-Computertomograph, Rotationszeit 0,33 sec 4.2 Datenerhebung Aufnahmebereich und Bildrekonstruktion Der Aufnahmebereich lag unterhalb der Orbita, beginnend in einer axialen Ebene parallel zum harten Gaumen. Die Cornea wurde aus Gründen des Strahlenschutzes nicht miterfasst. [7]. Die Bildrekonstruktion zur Darstellung der knöchernen Strukturen erfolgte mit einer Fenstermitte von ~ 800 Hounsfield Einheiten (HU), das 29

30 gesamte Spektrum umfasste ~ 4000 Hounsfield Einheiten (HU). Die Röhrenspannung lag bei 120 kv bei einem Röhrenstrom zwischen mas. Die Röhrenrotationszeiten waren scanprotokoll- und geräteabhängig unterschiedlich. Die Darstellung erfolgte in einer Matrix von 512 x 512, das benötigte Messfeld zur Felsenbeindarstellung lag zwischen 60 und 90 mm. Die Schichtdicke zur Bildakquisition und Bildrekonstruktion lag bei 0,5 mm bei einem Inkrement von 0,4 mm. Die Bildrekonstruktion erfolgte mit einem hochauflösenden Algorithmus Datenakquisition mit 3-D Modul der Siemens Software SynGo Zur Datenauswertung wurde das 3D-Modul der Siemens Software SynGo in der Version syngommwp VE 20A SL08P62/syngo VE30A verwendet. In der folgenden Abbildung ist die Arbeitsoberfläche dargestellt. Die beiden oberen Felder stellen Multiplanare Rekonstruktionen in coronarer und sagittaler Ebene dar und werden zur Einstellung der richtigen axialen Ebene zur Vermessung der einzelnen Parameter genutzt. Das dritte Feld ermöglicht in weiterer Vergrößerung die detaillierte axiale Darstellung der gesuchten Struktur. 30

31 Abb. 12 Arbeitsoberfläche 3D-Modul Syngo-Software 31

32 4.2.3 Statistik und Auswertung Für alle Variablen des petromastoidalen Kanals (Winkel, Länge, Bogengang Distanzen, Durchmesser außen, innen und Mitte, Durchmesser (Länge) und Tiefe der Fossa subarcuata sowie Knochendichte) wurde mit Hilfe eines Rangsummentests untersucht, ob sich die Mittelwerte der jeweiligen Variablen zwischen Jungen und Mädchen unterscheiden. Der Rangsummentest wurde aufgrund der unproblematischen Annahmen und der daraus resultierenden Robustheit des Tests gewählt. Mittels linearer Regression wurden alle Variablen des petromastoidalen Kanals auf ihre lineare Abhängigkeit vom Alter der Kinder untersucht. Für alle Messungen am petromastoidalen Kanal wurde mit Hilfe eines Kolmogorov- Smirnov-Tests getestet, ob sich die Verteilungen der Größen links und rechts unterscheiden. Es wurden Korrelationen (Spearmans parameterfreier Korrelationskoeffizient) zwischen allen Werten des petromastoidalen Kanals und allen Werten des inneren Gehörgangs, des vestibulären Aquädukts, des Canalis facialis und der Cochlea berechnet. Für die Werte des inneren Gehörgangs, vestibulärem Aquädukt, Canalis facialis und der Cochlea wurden für links und für rechts Regressionen berechnet, die die Abhängigkeit der Größen vom Alter der Kinder quantifizieren. Für alle Größen des Gehörgangs, vestibulärem Aquädukt, Canalis facialis und Cochlea wurden für links und rechts Korrelationen berechnet (Spearmans parameterfreier Korrelationskoeffizient). Berichtet werden nur Zusammenhänge, die auf 1%-Niveau signifikant sind. Für alle Größen des Gehörgangs, vestibulärem Aquädukt, Canalis facialis und Cochlea wurde mit Hilfe des parameterfreien Mann-Whitney Rangsummentests ermittelt, ob Unterschiede zwischen Jungen und Mädchen und zwischen 16- und 64- Zeiler-CT bestehen. 32

33 Mittels Spearmans Korrelationskoeffizienten wurde getestet, ob sich die Verteilungen aller Größen zwischen links und rechts unterscheiden. Die statistische Auswertung erfolgte mit der Statistiksoftware MedCal Version Ein p-wert kleiner als 0,05 galt als statistisch signifikant. 4.3 Erhobene Parameter Bei den vorhandenen 135 Computertomographien des Felsenbeins von Kindern bis zum Lebensalter von 11 Jahren wurden die folgenden 34 Parameter auf beiden Körperseiten vermessen. Aufgrund von Pathologien, Malformationen, Bildartefakten durch Bewegung oder Metallimplantate (bspw. Cochlea-Implantate, Zahnfüllungen), fehlender Anlage einzelner Strukturen oder fehlender Auflösung bei Reduzierung der verabreichten Strahlendosis konnten nicht alle Parameter in allen Patienten erfasst werden. Anzahl Alter Abb. 13 Altersverteilung des untersuchten Patientenkollektivs 33

34 Abb. 14 Geschlechterverteilung des untersuchten Patientenkollektivs Petromastoidaler Kanal (Subarcuate Channel) Gesamtlänge Abb. 15 Messung der Länge des petromastoidalen Kanals (Subarcuate Channel) {3D 3} [CT_SAC_L_li] mit Tool 2D Freehand Distance 34

35 Der petromastoidale Kanal (Subarcuate Channel) entspringt der Fossa subarcuata. Die Fossa subarcuata befindet sich an der intracraniellen Seite des Felsenbeins lateral des inneren Gehörgangs. Die Längenmessung erfolgte vom Mittelpunkt des maximalen Durchmessers der Fossa subarcuata in Freihandtechnik mittels des Tools 2D Freehand Distance bis zum Mastoid Länge und Tiefe der Fossa subarcuata Abb. 16 Vermessung der Länge ( Durchmesser) {3D 1} [CT_SAC_FL_li] und Tiefe {3D 2} [CT_SAC_FT_li] der Fossa des petromastoidalen Kanals mit Tool 2D Distance Die Längen- und Tiefenmessung der Fossa subarcuata bildet die Länge des maximalen Durchmessers der Fossa subarcuata und die Tiefe vom Mittelpunkt des maximalen Durchmessers bis zum Beginn des petromastoidalen Kanals mittels des Tools 2D Distance ab. 35

36 Durchmesser Abb. 17 Messung des Durchmessers petromastoidalen Kanals außen {3D 3} [CT_SAC_DA_re], in der Mitte {3D 2} [CT_SAC_DM_re] und innen {3D 1} [CT_SAC_DI_re] mit Tool 2D Distance Der Durchmesser des petromastoidalen Kanals wurde innen (medial) am Übergang der Fossa subarcuata zum petromastoidalen Kanal, in der Mitte (in einer Linie entsprechend dem Durchmesser des oberen Bogengangs) und außen (lateral) am Übergang zum Mastoid vermessen mit Tool 2D Distance. 36

37 Winkel Abb. 18 Messung des Winkel des petromastoidalen Kanals {3D 1} [CT_SAC_ANG_re] mit Tool Angle Als Winkel des petromastoidalen Kanals wurde der stumpfe Winkel im Verlauf des Kanals mit Scheitelpunkt möglichst nah am Durchmesser des oberen Bogengangs mit Tool Angle angegeben. 37

38 Distanz zum Bogengang Abb. 19 Messung der Distanz des petromastoidalen Kanals zum oberen Bogengang oben (ventral) {3D 2} [CT_SAC_BOG_DIO_re] und unten (dorsal) {3D1} [CT_SAC_BOG_DIU_re] mit Tool 2D Distance Die Distanz des petromastoidalen Kanals zum oberen Bogengang wurde oben (ventral / lateral, D2) und unten (dorsal / medial, D1) in axialer Schicht bei kompletter Darstellung des Kanals mit Tool 2D Distance vermessen. 38

39 Knochendichte medial des petromastoidalen Kanals Abb. 20 Messung der Konchendichte medial des oberen Bogengangs {3D 1} [CT_SAC_K_re] mit Tool Circle Die Messung der Knochendichte erfolgte medial des oberen Bogengangs mit Tool Circle. Die Software gibt automatisch die minimale (Min), die maximale (Max) und die durchschnittliche Knochendichte im untersuchten Gebiet (sq.cm) an. 39

40 4.3.2 Bogengang Zur Vereinfachung der Vorstellung der Vermessung der Bogengänge können diese jeweils näherungsweise mit einem Ring-Torus verglichen werden. R r Abb. 21 Ring-Torus: r Radius des Kreises, R Abstand der Torus-Achse zum Mittelpunkt des Kreises Die Endpunkte der Messung der Durchmesser (2 x R) liegen jeweils auf der Kreisbahn die die Mittelpunkte des Bogengangs bildet. Der gemessene Durchmesser des Lumens des Bogengangs entspricht dem Durchmesser des Querschnitts des Torus (2 x r). 40

41 Durchmesser der Bögengänge Abb. 22 Messung des Durchmessers des oberen Bogengangs {3D 1} [CT_OBOG_D_re] mit Tool 2D Distance Die Messung des Durchmessers (2 x R) erfolgte vom jeweiligen Mittelpunkt des oberen Bogengangs in der Schnittbildebene des petromastoidalen Kanals mit Tool 2D Distance. 41

42 Abb. 23 Messung des Durchmessers des horizontalen Bogengangs {3D 1} [CT_HOOG_D_re] mit Tool 2D Distance Die Messung des Durchmessers (2 x R) des horizontalen Bogengangs erfolgte vom jeweiligen Mittelpunkt in der axialen Schnittbildebene bei Durchsicht der cranial und kaudal gelegenen Ebenen bis zur Darstellung der maximalen Distanz mit Tool 2D Distance. 42

43 Abb. 24 Messung des Durchmessers des lateralen Bogengangs {3D 1} [CT_LBOG_D_re] mit Tool 2D Distance Der maximale Durchmesser (2 x R) des lateralen Bogengangs wurde jeweils in der axialen Schnittbildebene mit Tool 2D Distance erfasst. Die Messung erfolgte vom Übergang des Bogengangs zum Vestibulum durch das knöcherne Zentrum zum Endpunkt der Gegenseite. 43

44 Durchmesser des Lumens der Bogengänge innen und aussen Abb. 25 Messung des Durchmessers des Lumens des oberen Bogengangs außen {3D 1} [CT_OBOG_LDA_re] und innen {3D 2} [CT_OBOG_LDI_re] mit Tool 2D Distance Die Längenbestimmung der Durchmesser des Lumens (Querschnitt) des oberen Bogengangs (2 x r) außen (lateral) und innen (medial) erfolgte senkrecht zum Duchmesser (2 x R) in der Schnittbildebene des petromastoidalen Kanals mit Tool 2D Distance. 44

45 Abb. 26 Messung des Durchmessers des Lumens des horizontalen Bogengangs außen {3D 2} [CT_HOOG_LDA_re] und innen {3D 1} [CT_HOOG_LDI_re] mit Tool 2D Distance Die Längenbestimmung der Durchmesser des Lumens des horizontalen Bogengangs (2 x r) außen (lateral) und innen (medial) erfolgte senkrecht zum Duchmesser (2 x R) in derselben Schnittbildebene wie die Längenbestimmung des Durchmessers (2 x R) mit Tool 2D Distance. 45

46 Abb. 27 Messung des Durchmessers des Lumens des lateralen Bogengangs außen {3D 2} [CT_LBOG_LDA_re] und innen {3D 1} [CT_LBOG_LDI_re] mit Tool 2D Distance Die Längenbestimmung der Durchmesser des Lumens des lateralen Bogengangs (2 x r) außen (lateral) und innen (medial) erfolgte in derselben Schnittbildebene wie die Längenbestimmung des Durchmessers (2 x R) mit Tool 2D Distance. Die Mittelpunkte des Lumens bilden die Endpunkte der Längenbestimmung des Durchmessers (2 x R). 46

47 4.3.3 Vestibulum Abb. 28 Vermessung der Länge (Höhe) {3D 1} [CT_VestL_li] und Breite (Durchmesser) {3D 2} [CT_VestB_li] des Vestibulums mit Tool 2D Distance Das Vestibulum wurde entlang der längsten darstellbaren Längsachse vermessen. Der Querdurchmesser am Mittelpunkt der Längsachse erfasst. 47

48 4.3.4 Innerer Gehörgang Länge und Durchmesser Abb. 29 Messung der Länge {3D 2} [CT_IG_L_li] und Breite (Durchmesser) des Inneren Gehörgangs außen {3D 5} [CT_IG_B_A_li], in der Mitte {3D 4} [CT_IG_B_M_li] und innen {3D 3} [CT_IG_B_I_li] mit Tool 2D Distance Der innere Gehörgang wurde anhand von 4 Parametern erfasst. Der innere (mediale) Durchmesser entlang der intracraniellen dorsalen Felsenbeinbasis, der mittlere (in der Mitte der Längsachse) und äußere (lateral am Übergang des inneren Gehörgangs zur Cochlea) Durchmesser als Parallelverschiebung des inneren Durchmessers. Die Länge der Längsachse wird durch die Verbindung des Mittelpunkts des inneren Duchmessers mit dem Durchtrittspunkt des Nervus cochlearis zur Cochlea dargestellt. Die Messungen erfolgten mit Tool 2D Distance. 48

49 Winkel Abb. 30 Messung des Winkel des Inneren Gehörgangs {3D 4} [CT_IG_ANG_li] mit Tool Angle Der Winkel des Inneren Gehörgangs wurde als der spitze Winkel zwischen der intracraniellen Felsenbeinbasis mit Scheitelpunkt in der Mitte des inneren Durchmessers des inneren Gehörgangs und der Basis der Cochlea (entsprechend dem Durchtrittspunkt des Nervus cochlearis) mit Tool Angle vermessen. 49

50 4.3.5 Aquaeductus vestibuli Durchmesser Abb. 31 Messung der Breite (Durchmesser) des Aquaeductus vestibuli in der Mitte {3D 1} [CT_VA_BM_re] mit Tool 2D Distance Der Durchmesser des vestibulären Aquädukts erfolgte an der am Besten abzugrenzenden Stelle mit maximalem, in höchster Vergrößerung erkennbarem Durchmesser mit Tool 2D Distance. 50

51 Winkel Abb. 32 Messung des Winkel des Aquaeductus vestibuli {3D 1} [CT_VA_ANG_re] mit Tool Angle Der Winkel des Aquaeductus vestibuli wurde als der spitze Winkel zwischen der intracraniellen Felsenbeinbasis und dem längsten, in axialer Schichtung darstellbaren Verlauf des Aquaeductus vestibuli mit Tool Angle vermessen. 51

52 4.3.6 Canalis facialis Die Vermessung des canalis nervi facialis erfolgte an drei Messpunkten auf beiden Seiten. Abb. 33 Messung des Durchmessers des Canalis facialis im Bereich des Tympanons {3D 1} [CT_CFT_li] mit Tool 2D Distance Der erste (mediale) Durchmesser des canalis facialis wurde distal des Geniculum nervi facialis mit Tool 2D Distance gemessen. 52

53 Abb. 34 Messung des Durchmessers des Canalis facialis im Bereich des Labyrinths {3D 1} [CT_CFL_re] mit Tool 2D Distance Der zweite Durchmesser des canalis facialis wurde im Bereich des lateralen Bogengangs mit Tool 2D Distance gemessen. 53

54 Abb. 35 Messung des Durchmessers des Canalis facialis im Bereich des Mastoids {3D 1} [CT_CFM_re] mit Tool 2D Distance Die dritte (laterale) Messung erfolgte am letzten dem canalis nervi facialis zuordenbaren lateralen (distalen) Querschnitt mit Tool 2D Distance. 54

55 4.3.7 Cochlea Abb. 36 Messung der Länge (Höhe) {3D 1} [CT_CO_L_li] und Breite (Durchmesser) der Cochlea basal {3D 2} [CT_CO_BB_li] und in der Spitze {3D 3} [CT_CO_BS_li] mit Tool 2D Distance Die Vermessung der Cochlea erfolgte von der Basis bis zur Spitze und jeweils der maximale Durchmesser der beiden in axialer Schichtung angeschnittenen Windungen der Cochlea mit Tool 2D Distance. 55

56 5 Ergebnisse 5.1 Unterschiede aufgrund des Geschlechts Zur Beurteilung ob auch im Verlauf des Wachstums des Felsenbeins ein Unterschied zwischen den Geschlechtern auftritt wurden bei 10 gemessenen Parametern die Mittelwerte gebildet und anhand eines Rangsummentests (Signifikanzniveau α=5%) auf Unterschiede zwischen Jungen und Mädchen untersucht. Es besteht in keiner Altersgruppe weder links noch rechts ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den Geschlechtern (Tabelle 1). 56

57 1. LJ 10. LJ 1. LJ 10. LJ Gesamtkollektiv Winkel des petromastoidalen Kanals [ ] 142,83 ± 6,1 126,67 ± 13,1 136,88 ± 9,9 133,02 ± 6,7 135,63 ± 9,7 Länge des petromastoidalen Kanal [mm] 6,86 ± 0,7 10,85 ± 1,2 6,25 ± 0,7 10,24 ± 2,0 6,85 ± 3,8 Distanz D1 zum Bogengang [mm] 2,26 ± 0,4 3,0 ± 0,5 2,4 ± 0,4 2,61 ± 0,5 2,58 ± 0,7 Distanz D2 zum Bogengang [mm] 1,1 ± 0,2 1,46 ± 0,4 1,19 ± 0,3 1,49 ± 0,3 1,41 ± 0,5 Durchmesser D1 des petromastoidalen Kanals [mm] 1,25 ± 0,4 0,49 ± 0,2 0,89 ± 0,4 0,76 ± 0,4 0,82 ± 0,9 Durchmesser D2 des petromastoidalen Kanals [mm] 1,6 ± 0,6 0,59 ± 0,2 1,3 ± 0,4 1,07 ± 0,4 1,14 ± 0,6 Durchmesser D3 des petromastoidalen Kanals [mm] 2,69 ± 1,6 2,91 ± 1,9 1,79 ± 0,9 2,37 ± 1,5 2,51 ± 1,3 Durchmesser der Fossa subarcuata [mm] 4,3 ± 0,9 3,75 ± 1,3 3,01 ± 1,1 4,26 ± 1,3 4,04 ± 1,8 Tiefe der Fossa subarcuata [mm] 2,2 ± 0,5 1,41 ± 0,7 2,0 ± 0,5 1,58 ± 0,6 1,7 ± 0,6 Knochendichte [HU] 1737,6 ± 92,1 1813,14 ± 36,2 1800,11 ± 55,4 1747,13 ± 55,4 1733,76 ± 257 Tabelle 1 Unterschiede aufgrund des Geschlechts 57

58 Weitere 13 gemessene Parameter wurden anhand eines parameterfreien Mann- Whitney Rangsummentests (Signifikanzniveau α=0,05) auf Unterschiede zwischen Jungen und Mädchen untersucht (Tabelle 2). Graphisch dargestellt werden die aufgetretenen signifikanten Unterschiede (Abb ) 58

59 Winkel des inneren Gehörgangs [ ] Länge des inneren Gehörgangs [mm] medialer Durchmesser des inneren Gehörgangs [mm] mittlerer Durchmesser des inneren Gehörgangs [mm] * lateraler Durchmesser des inneren Gehörgangs [mm] * Durchmesser des Aquaeductus vestibuli [mm] Winkel des Aquaeductus vestibuli [ ] Durchmesser des Canalis facialis (Tympanon) [mm] Durchmesser des Canalis facialis (Labyrinth) [mm] Durchmesser des Canalis facialis (Mastoid) [mm] Höhe der Cochlea [mm] * Durchmesser der basalen Windung [mm] * Durchmesser der oberen Windung [mm] * 1. LJ 10. LJ 1. LJ 10. LJ Gesamtkollektiv 70 ± 8,3 65,13 ± 5,4 69,5 ± 9,1 72,4 ± 15,4 64,55 ± 11,2 5,98 ± 0,3 10,33 ± 0,4 5,41 ± 0,7 10,33 ± 2,0 7,91 ± 1,7 6,34 ± 1,3 9,19 ± 1,4 5,13 ± 0,4 8,33 ± 1,6 7,33 ± 1,6 6,35 ± 1,1 5,93 ± 0,7 4,79 ± 0,7 5,82 ± 0,7 6,19 ± 4,8 3,84 ± 0,6 3,41 ± 0,6 3,53 ± 0,5 3,34 ± 0,5 3,62 ± 2,7 0,64 ± 0,2 0,65 ± 0 0,86 ± 0,9 0,67 ± 0,2 0,67 ± 1,0 21,57 ± 6,4 21,63 ± 5,8 28,14 ± 8,5 20 ± 11,2 21,88 ± 10,0 1,0 ± 0,1 1,06 ± 0,3 0,86 ± 0,4 1,18 ± 0,2 1,03 ± 0,3 0,9 ± 0,1 1,06 ± 0,1 0,81 ± 0,3 1,06 ± 0,2 1,00 ± 0,2 1,09 ± 0,4 1,43 ± 0,4 0,96 ± 0,3 1,25 ± 0,2 1,16 ± 0,3 3,79 ± 0,3 3,99 ± 0,2 3,76 ± 0,4 4,0 ± 0,6 3,69 ± 0,5 5,9 ± 0,2 6,24 ± 0,1 5,63 ± 0,2 6,07 ± 0,6 5,83 ± 0,8 2,69 ± 0,2 2,99 ± 0,1 2,68 ± 0,2 2,85 ± 0,3 2,87 ± 0,5 59 Tabelle 2 Unterschiede aufgrund des Geschlechts

60 5.1.1 Innerer Gehörgang Zwischen Jungen und Mädchen besteht ein signifikanter Unterschied im mittleren Durchmesser des inneren Gehörgangs sowohl links als auch rechts. Durchmesser [mm] Alter Abb. 37 Geschlechtsunterschied mittlerer Durchmesser innerer Gehörgang Abb. 37 zeigt die lineare Darstellung den signifikant größeren Durchmesser des inneren Gehörgangs in der Mitte bei Jungen (----) im Vergleich zu den Mädchen über alle Altersgruppen. 60

61 Jungen und Mädchen unterscheiden sich signifikant im äußeren Durchmesser des inneren Gehörgangs links. Durchmesser [mm] Alter Abb. 38 Geschlechtsunterschied äußerer Durchmesser innerer Gehörgang links Entsprechend zu Abb. 37 wird in Abb. 38 der signifikant größere Durchmesser des lateralen inneren Gehörgangs auf der linken Seite bei Jungen (----) im Vergleich zu den Mädchen über alle Altersgruppen dargestellt. 61

62 5.1.2 Cochlea Jungen und Mädchen unterscheiden sich signifikant in der Länge der Cochlea, entsprechend der Höhe entlang des Modiolus, beidseits. Höhe [mm] Alter Abb. 39 Geschlechtsunterschied der Höhe der Cochlea Die Messwerte der Höhe der Cochlea werden in Bezug zum Alter der untersuchten Kinder gesetzt. Die lineare Darstellung zeigt signifikant größere Werte der Jungen (---) im Vergleich zu den Mädchen in jedem untersuchten Alter. 62

63 Jungen und Mädchen unterscheiden sich signifikant im Durchmesser der basalen Windung beidseits. Durchmesser [mm] Alter Abb. 40 Geschlechtsunterschied im Durchmesser der basalen Windung der Cochlea Entsprechend zu Abb. 39 wird in Abb. 40 der signifikante größere Durchmesser der basalen Windung der Cochlea bei Jungen (----) im Vergleich zu den Mädchen über alle Altersgruppen dargestellt. 63

64 Jungen und Mädchen unterscheiden sich signifikant im Durchmesser der oberen Windung der Cochlea rechts, links nur mit einem Signifikanzniveau von α=0,10. Durchmesser [mm] Alter Abb. 41 Geschlechtsunterschied im Durchmesser der oberen Windung der Cochlea rechts Die Abb. 41 und 42 stellen jeweils den Durchmesser der oberen Windung der Cochlea in Bezug zum Alter dar. In Abb. 41 wird der Unterschied im Geschlechtervergleich (Durchmesser bei Jungen > Mädchen) sofort deutlich. 64

65 Da auf der anderen Seite nur mit einem deutlich schlechteren Signifikanzniveau (von 10%) auch ein Unterschied zwischen Jungen und Mädchen nachzuweisen ist, fällt auch der graphisch darstellbare Unterschied deutlich geringer aus. Die Tendenz, dass auch auf der linken Seite der Durchmesser zumindest ab dem 2. Lebensjahr bei Jungen größer als bei Mädchen ist, wird erkennbar. Durchmesser [mm] Alter Abb. 42 Geschlechtsunterschied im Durchmesser der oberen Windung der Cochlea links 65

66 5.2 Unterschiede in den Verteilungen aller Größen Es wurde untersucht ob sich die Verteilungen aller Größen zwischen links und rechts unterscheiden. Hier wird nicht unterschieden, ob die Werte links oder rechts größer oder kleiner sind, sondern ob die Messergebnisse unterschiedlich verteilt sind. Das kann auch bedeuten, dass die einzelnen Werte auf der einen Seite im Betrag mehr schwanken, aber trotzdem im Mittel beide gleich sind. Bezüglich der nicht aufgeführten Parameter zeigt sich in der intraindividuellen Betrachtung kein statistisch signifikanter Unterschied. Die folgende Tabelle zeigt die Mittelwerte mit Standardabweichung der signifikant unterschiedlich verteilten Parameter im Seitenvergleich im ersten und zehnten Lebensjahr. 66

67 Felsenbein links Felsenbein rechts 1. LJ 10. LJ 1. LJ 10. LJ Gesamtkollektiv medialer Durchmesser des inneren Gehörgangs [mm] * 5,81 ± 1,2 9,1 ± 2,1 5,65 ± 1,0 8,32 ± 1,4 7,33 ± 1,6 Durchmesser der Cochlea (Spitze) [mm] * 2,75 ± 0,2 2,98 ± 0,2 2,61 ± 0,2 2,83 ± 0,3 2,87 ± 0,5 Länge des petromastoidalen Kanal [mm] * 6,03 ± 0,6 11,27 ± 1,9 7,09 ± 0,6 9,98 ± 1,6 6,85 ± 3,8 Durchmesser der Fossa subarcuata [mm] * 3,66 ± 1,3 5,64 ± 2,2 3,71 ± 1,0 3,18 ± 0,7 4,04 ± 1,8 Tiefe der Fossa subarcuata [mm] * 1,95 ± 0,5 1,9 ± 0,6 2,25 ± 0,4 1,11 ± 0,3 1,7 ± 0,6 Durchmesser D3 des petromastoidalen Kanals [mm]* 2,41 ± 1,2 2,64 ± 0,6 2,06 ± 1,5 2,6 ± 0,9 2,51 ± 1,3 Winkel des petromastoidalen Kanals [ ] * 138,38 ± 8,3 139,44 ± 9,4 141,0 ± 8,8 126,75 ± 8,5 135,63 ± 9,7 Tabelle 3 signifikante Unterschiede der Verteilung der Messwerte im Seitenvergleich 67

68 Der mediale Durchmesser des inneren Gehörgangs hat eine signifikant (Signifikanzniveau α=0,05) andere Verteilung im Seitenvergleich. Durchmesser [mm] Durchmesser [mm] Abb. 43 Verteilung der Messwerte des medialen Durchmessers des inneren Gehörgangs im Seitenvergleich In Abbildung 43 werden die medialen Durchmesser des inneren Gehörgangs gegeneinander aufgetragen. Die fehlende Möglichkeit des Anlegens einer Symmetrieachse mit der Steigung m=1 und die deutliche Darstellung, dass beide Linien eine Steigung m<1 aufweisen, zeigt die ungleiche Verteilung der Werte der Punktwolke im Seitenvergleich zwischen links und rechts. 68

69 Dasselbe gilt für den Durchmesser der Cochlea (Spitze). Hier liegt der Unterschied sogar mit einem Signifikanzniveau von α=0,001. Durchmesser [mm] Durchmesser [mm] Abb. 44 Verteilung der Messwerte des Durchmessers der Cochlea Spitze im Seitenvergleich Die Werte des Durchmessers der Spitze der Cochlea wurden auch wieder gegeneinander im Seitenvergleich an Ordinate und Abszisse aufgetragen. Auch in der Darstellung der Messwerte des Durchmessers der Spitze der Cochlea wird durch den linearen Verlauf ohne mögliche Symmetrieachse der deutliche (signifikante) Unterschied in der Verteilung der Messwerte sofort sichtbar. 69

70 Für alle Messungen am petromastoidalen Kanal wurde mit Hilfe eines Kolmogorov- Smirnov-Tests untersucht, ob sich die Verteilungen der Größen links und rechts unterscheiden (Signifikanzniveau α=0,05). Signifikante Abweichungen zwischen den Verteilungen rechts und links finden sich für die Länge des petromastoidalen Kanals, sowie für den Durchmesser und die Tiefe der Fossa subarcuata, den Durchmesser außen und den Winkel. Auch bei der Darstellung der Parameter des petromastoidalen Kanals und der Fossa subarcuata im Folgenden (Abb ) weichen die Werte im Seitenvergleich bei graphischer Darstellung gegeneinander deutlich von einer gedachten Symmetrieachse ab. Der signifikante Unterschied wird auch hier erkennbar. Länge [mm] Länge [mm] Abb. 45 Verteilung der Länge des petromastoidalen Kanals im Seitenvergleich 70

71 Abb. 46 Verteilung des Durchmessers der Fossa subarcuata im Seitenvergleich Länge [mm] Durchmesser [mm] Durchmesser [mm] Länge [mm] Abb. 47 Verteilung der Tiefe der Fossa subarcuata im Seitenvergleich 71

72 Durchmesser [mm] Abb. 48 Verteilung des Durchmessers des petromastoidalen Kanals außen im Seitenvergleich Winkel [ ] Durchmesser [mm] Winkel [ ] Abb. 49 Verteilung des Winkels des petromastoidalen Kanals im Seitenvergleich 72

73 5.3 Unterschiede zwischen den Computertomographen Bei 83 der ausgewerteten Computertomographien wurde ein 16 Zeilen MDCT benutzt, bei 43 ein 64 Zeilen MDCT. Die restlichen Untersuchungen fanden an einem ein oder vier Zeilen Computertomographen statt. Für die Fragestellung, ob 16- und 64-Zeiler-CT unterschiedliche Messergebnisse liefern, wurde ein Rangsummentest verwendet (Signifikanzniveau α=0,05). Keine der Größen des petromastoidalen Kanals unterscheidet sich durch die Verwendung unterschiedlicher Geräte, weder links als noch rechts. Für alle Größen des Gehörgangs, vestibulärem Aquädukt, Canalis facialis und Cochlea wurde mit Hilfe des parameterfreien Mann-Whitney-Rangsummentests ermittelt, ob Unterschiede zwischen der Datenakquisition mit einem 16- oder 64- Zeilen Computertomographen bestehen (Signifikanzniveau α=0,05). In Bezug auf das CT-Gerät unterscheiden sich die Messungen des Gehörgangs, des vestibulärem Aquädukt, des Canalis facialis und der Cochlea nur für den Durchmesser der Cochlea (Spitze) linksseitig. Die Messungen mit dem 64-Zeilen-CT sind in diesem Einzelfall systematisch höher als die des 16-Zeilen-CTs. Die Abb. 50 und 51 zeigen die erhobenen Messwerte der Spitze der Cochlea in Differenzierung des benutzten Computertomographen in Bezug zum Alter. In Abb. 50 wird der signifikante Unterschied mit höheren Messwerten bei Verwendung eines 64- Zeilen-CTs erkennbar, während bei Darstellung der entsprechenden Ergebnisse der rechten Seite (Abb. 51) der sichtbare Unterschied deutlich dezenter (und nicht signifikant) ausfällt. 73